黑客帝国|虚拟或真实，这个公式能告诉我们答案吗？虚拟世界|科技|量

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长久以来，随着计算机技术的高速发展，人们已经可以在计算机中用代码创造出一个逼真的世界，我们玩的许多游戏都是如此。这让人们不禁产生了这样一种怀疑：我们所处的世界会不会也是被一台非常强大的电脑模拟出来的，而我们也正被一种未知的高级文明观察着、操控着，整个世界随时有可能崩塌消失？
有很多科幻作品都是基于这种细思极恐的想象，比如在《三重模拟》这部虚拟现实题材的科幻小说中，科学家为了研究市场营销，在电脑里建造了一座虚构的城市，里面的人却对此浑然不觉，只有一个个体觉察到了真相；在电影《黑客帝国》中，一名黑客发现了看似正常的现实世界实际上由一个计算机人工智能系统控制的……

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电影《黑客帝国》中的模拟世界。 | 图片来源：《黑客帝国》
撇开科幻作品，我们现在感知到的世界是被模拟出来的可能性有多大呢？埃隆·马斯克曾经提出，我们现在处于一个真实世界的概率只有亿分之一。现实是否真的如此悲观？
加拿大蒙特利尔大学的Alexandre Bibeau-Delisle和Gilles Brassard近期在arxiv预印本平台上发表论文，他们通过类似德雷克方程的方法，对我们存在于计算机模拟中究竟有多大概率这一问题进行了严谨的分析推导。

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1951年，费米提出悖论：理论上宇宙中存在着大量的智慧生命，人类却从未探测到任何关于外星文明的蛛丝马迹。这条悖论可以被德雷克提出的一则公式来解释，德雷克的公式可以用来推测“可能与我们接触的银河系内外星高智文明的数量” ，它通常被称为德雷克方程。
【黑客帝国|虚拟或真实，这个公式能告诉我们答案吗？】

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德雷克方程
在新的研究中， Bibeau-Delisle和Brassard参照德雷克方程的形式，写出了关于人身处模拟世界的方程：

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紧接着，他们根据这条公式推导出了所有个体中被模拟出的个体所占的比例：

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由于Rcal可以是一个很大的数值，经过简单的数学推理就可以发现，如果fCivfDed≈0 ，则fsim≈0 ，也就是说，我们极大可能生活在一个真实的世界中。否则， fsim≈1 ，我们极大可能生活在模拟的世界中。因此， fCiv和fDed的数值是答案的关键。
如果fDed≈0 ，意味着高等文明并不会将计算能力投入到意识模拟中去。这种情形并不太可能发生，因为创造出个体具有意识的模拟世界，可以极大地帮助进行社会学研究以及战略规划。
而如果fCiv≈0 ，则表明几乎所有智慧生物都将无法发展到文明水平，这反而可能会带来更多“隐患” 。创造出毁灭文明的高杀伤力武器，可能比掌握模拟意识所需的算力在技术上更为简单可行。很有可能，在掌握意识模拟的技术之前，人类文明已经走向自我毁灭。这似乎也应和了马斯克曾说过的， “我们要么有能力让模拟与现实难以区分，要么文明将不复存在” 。
总结来说，这个模型似乎在说，人类文明要么仅仅是高智文明的模拟结果，要么将走向自我毁灭。但我们也不必如此悲观，人类现在对意识模拟仅有初步的认识，模型对现实世界进行了大量简化，它还没有能力精确地反应现实。

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但如果我们真的处于一个模拟的世界中，我们该做什么呢？就像在游戏世界中或者物理模拟中一样，虚拟世界中的人无法探测到来自外部世界的观察，也无法离开虚拟世界。甚至如果模拟机器出现了故障或者信号问题，模拟出的世界也会随之坍塌。
但通常，模拟一个世界是很难做到完美的，任何微小的计算错误都可能会对虚拟世界产生明显的影响。比如说，在游戏世界中，穿模的情况会时常发生：由于碰撞体积的设定失误或是引擎的计算能力有限，两个物体的碰撞时会相互穿透叠加。分页标题
如果我们在一个虚拟世界里，则很有可能会探测到一些不合逻辑的物理规律，以此就能推断出我们所处的世界并非真实。
另外，经典系统很难模拟出量子物理中的现象，像是我们所观察到的如物质波、量子隧穿、量子纠缠等现象，这需要在一台量子计算机上才能被模拟出来。

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量子物理中一些有代表性的现象。 | 图片来源：Arndt et al. (2009)
然而，量子计算机在处理大量信息时会损坏模拟的内容: 材料的结构取决于电子的量子态的叠加。在量子物理中，如果需要精确地知道物体的位置，则需要极大的动能，这一动能甚至可以摧毁模拟出来的物体。因此，如果有一个观察者从外部世界观察人类世界的话，并不能观察到关于人类世界的所有信息。
论文中Bibeau-Delisle和Brassard还给出了一个逃脱虚拟世界的方案：人类可以尝试为自己创造出一个虚拟世界，并将自己投射到这个虚拟世界中。这样，人们就可以逃离外部世界中的掌控者，即使他们关闭电脑系统，人们所处的世界也不会不复存在。
但两人也提出，如果人们逃脱的意图被外部者发现，则可能会受到惩罚，世界遭到毁灭。这仿佛是科幻作品中才会出现的剧情，但谁也不能肯定地说它会不会出现在未来。
参考来源：
https://arxiv.org/abs/2008.09275
https://www.youtube.com/watch?v=x8qLBE8qPv0
来源：原理
编辑：Eric